ОСАЖДЕНИЕ ПОКРЫТИЙ НА ПОЛИУРЕТАН В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОМ БАРЬЕРНОМ РАЗРЯДЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ В ПАРАХ C2H4-He
Аннотация
В работе показана возможность использования диэлектрического барьерного разряда для осаждения полимерных пленок на поверхность полиуретановых подложек. Планарный барьерный разряд атмосферного давления возбуждался в проточной камере в атмосфере этилена при фиксированном расходе газа. В качестве газа-носителя выступал гелий. Расходы газа-носителя и рабочего газа были фиксированными и составляли 10 мл/с. Частота диэлектрического барьерного разряда составляла 50 Гц, средний ток разряда был 2 мА при полной мощности, вкладываемой в разряд 16 ВА. Время осаждения варьировалось в диапазоне от 30 до 1200 с. Показано, что в исследованных условиях разряд имеет диффузную форму. Исследование морфологии поверхности и элементного состава осажденной пленки выполняли методом сканирующей электронной микроскопии и методом энергодисперсионной спектроскопии, а также с использованием атомно-силовой микроскопии. Смачиваемость поверхности определяли методом краевых углов смачивания методом фотофиксации капель. Метод краевых углов смачивания по полярным (дистиллированная вода) и неполярным (дийодометан, глицерин, минеральное масло) жидкостям показал, что смачиваемость осажденных покрытий выше, чем у исходной подложки. Рост полимерной пленки в низкотемпературной плазме состоит из трех этапов – образование равномерной пленки, повторяющей рельеф поверхности, рост макромолекулярных конусов на поверхности уже образовавшегося покрытия и деструкция и травление пленки. Показано, что в нашем случае осажденная пленка имеет островковый характер, «островки» равномерно распределены по поверхности, расположены близко друг к другу и имеют практически одинаковый размер.
Для цитирования:
Морозова Ю.Н., Иванов А.Н., Игнатьев А.А., Шутов Д.А., Рыбкин В.В. Осаждение покрытий на полиуретан в диэлектрическом барьерном разряде атмосферного давления в парах C2H4-He. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 11. С. 74-79. DOI: 10.6060/ivkkt.20256811.7297.
Литература
Lee H.-J., Choi W.S. 2D and 3D bulk materials for environ-mental remediation: Air filtration and oil/water separation. Materials. 2020. V. 13. P. 5714. DOI: 10.3390/ma13245714.
Sharma K., Vaya D., Prasad G., Surolia P.K. Photocatalytic process for oily wastewater treatment: A review. Int. J. Environ. Sci. Techn. 2022. V. 20. P. 4615. DOI: 10.1007/s13762-021-03874-2.
Abdulkareem A., Popelka, A., Sobolˇciak P., Tanvir A., Ouederni M., AlMaadeed M.A., Kasak P., Adham S., Krupa I. The separation of emulsified water/oil mixtures through adsorption on plasma-treated polyethylene powder. Materials. 2021. V. 14. P. 1086. DOI: 10.3390/ma14051086.
Zheng W., Huang J., Li S., Ge M., Teng L., Chen Z., Lai Y. Advanced materials with special wettability toward intelligent oily wastewater remediation. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. P. 67–87. DOI: 10.1021/acsami.0c18794.
Ge J., Zhao H.-Y., Zhu H.-W., Huang J., Shu L.-A., Yu S.-H. Advanced sorbents for oil-spill cleanup: Recent advances and future perspectives. Adv. Mater. 2016. V. 28. P. 10459–10490. DOI: 10.1002/adma.201601812.
Sam E.K., Liu J., Lv X. Surface engineering materials of superhydrophobic sponges for oil/water separation: A review. Ind. Eng. Chem. Res. 2021. V. 60. P. 2353–2364. DOI: 10.1021/acs.iecr.0c05906.
Udayakumar K.V., Gore P.M., Kandasubramanianb B. Foamed materials for oil-water separation. Chem. Eng. J. Adv. 2021. V. 5. P. 100076. DOI: 10.1016/j.ceja.2020.100076.
Hailan S.M., Ponnamma D., Krupa I. The separation of oil/water mixtures by modified melamine and polyurethane foams: A review. Polymers. 2021. V. 13. P. 4142. DOI: 10.3390/polym13234142.
Peng M., Zhi Y., Li H., He K., Zeng G., Chen A., Huang Z., Huang T., Yuan L., Chen G. Synthesis and application of modified commercial sponges for oil-water separation. Chem. Eng. J. 2019. V. 373. P. 213–226. DOI: 10.1016/j.cej.2019.05.013.
Massines F., Sarra-Burnet C., Fanelli F., Naudé N., Gherardi N. Atmospheric pressure low temperature direct plasma technology: Status and challenges for thin film deposition. Plasma Proc. Polym. 2012. V. 9. P. 1041–1073. DOI: 10.1002/ppap.201200029.
Dimitrakellis P., Gogolides E. Hydrophobic and superhy-drophobic surfaces fabricated using atmospheric pressure cold plasma technology: A review. Adv. Colloid Interface Sci. 2018. V. 254. P. 1–21. DOI: 10.1016/j.cis.2018.03.009.
Guschin A.A., Grinevich V.I., Kvitkova E.Yu., Gusev G.I., Shutov D.A., Ivanov A.N., Manukyan A.S., Rybkin V.V. Gas discharges as a tool for cleaning gas and solution mediums and synthesis of inorganic materials. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 120-131. DOI: 10.6060/ivkkt.20236607.6835j.
Armenise V., Fanelli F., Milella A., D’Accolti L., Uricchio A., Fracassi F. Atmospheric pressure plasma treatment of polyurethane foams with He–O2 fed dielectric barrier dis-charges. Surf. Interfaces. 2020. V. 20. P. 100600. DOI: 10.1016/j.surfin.2020.100600.
Fanelli F., Fracassi F. Thin film deposition on open-cell foams by atmospheric pressure dielectric barrier discharges. Plasma Proc. Polym. 2016. V. 13. P. 470–479. DOI: 10.1002/ppap.201500150.
Fanelli F., Bosso P., Mastrangelo A.M., Fracassi F. Thin film deposition at atmospheric pressure using dielectric barrier discharges: Advances on three-dimensional porous substrates and functional coatings. Jpn. J. Appl. Phys. 2016. V. 55. P. 07LA01. DOI: 10.7567/JJAP.55.07LA01.
Uricchio A., Nadal E., Plujat B., Plantard G., Massines F., Fanelli F. Low-temperature atmospheric pressure plasma deposition of TiO2-based nanocomposite coatings on open-cell polymer foams for photocatalytic water treatment. Appl. Surf. Sci. 2021. V. 561. P. 150014. DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.150014.
Gao M., Wang Y., Zhang Y., Li Y., Tang Y., Huang Y. Deposition of thin films on glass fiber fabrics by atmospheric pressure plasma jet. Surf. Coat. Technol. 2020. V. 404. P. 126498. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.126498.
Michlíˇcek M., Manakhov A., Dvoˇráková E., Zajíˇcková L. Homogeneity and penetration depth of atmospheric pres-sure plasma polymerization onto electrospun nanofibrous mats. Appl. Surf. Sci. 2019. V. 471. P. 835–841. DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.11.148.
Meunier L.-F., Profili J., Babaei S., Asadollahi S., Sarkissian A., Dorris A., Beck S., Naudé N., Stafford L. Modification of microfibrillated cellulosic foams in a dielectric barrier discharge at atmospheric pressure. Plasma Proc. Polym. 2021. V. 18. P. e2000158. DOI: 10.1088/1361-6595/abe91c.
Meunier L.-F., Profili J., Babaei S., Asadollahi S., Sarkissian A., Dorris A., Beck S., Naudé N., Stafford L. Characterization of nonthermal dielectric barrier discharges at atmospheric pressure in presence of microfibrillated cellulosic foams. Plasma Sources Sci. Technol. 2021. V. 30. P. 095019. DOI: 10.1088/1361-6595/abe91c.
Cámara-Torres M., Sinha R., Scopece P., Neubert T., Lachmann K., Patelli A., Mota C., Moroni L. Tuning cell behavior on 3D scaffolds fabricated by atmospheric plasma-assisted additive manufacturing. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021. V. 13. P. 3631–3644. DOI: 10.1021/acsami.0c19687.
Shutov D.A., Ivanov A.N., Sungurova A.V., Igna-tiev A.A., Morozova Yu.N., Rybkin V.V. Atmospheric pressure dielectric barrier discharge in hmds vapor as a coating deposition instrument. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 12. P. 80-85. DOI: 10.6060/ivkkt.20246712.7148.
Jańczuk B., Białlopiotrowicz T. Surface free-energy com-ponents of liquids and low energy solids and contact angles. J. Colloid Interface Sci. 1989. V. 127. N 1. P. 189-204. DOI: 10.1016/0021-9797(89)90019-2.
Fanelli F. Deposition of Hydrocarbon Films by Means of Helium-Ethylene Fed Glow Dielectric Barrier Discharges. Plasma Proc. Polym. 2005. N 2. P. 688–694. DOI: 10.1002/ppap.200500057.
